En guld-CD:s tunna metallskikt kan separeras från den styva plasten och formas till sensorer för att övervaka elektrisk aktivitet i mänskliga hjärtan och muskler samt laktat, glukos, pH och syrenivåer. Kredit: Matthew Brown
Ny forskning från Binghamton University, State University of New York erbjuder ett andra liv för CD-skivor: Förvandla dem till flexibla biosensorer som är billiga och lätta att tillverka.
I en tidning som publicerades denna månad i Naturkommunikation, Matthew Brown, Ph.D. ’22, och biträdande professor Ahyeon Koh från institutionen för biomedicinsk teknik visar hur en guld-CD:s tunna metallskikt kan separeras från den stela plasten och formas till sensorer för att övervaka elektrisk aktivitet i mänskliga hjärtan och muskler samt laktat, glukos, pH och syrenivåer. Sensorerna kan kommunicera med en smartphone via Bluetooth.
Tillverkningen är klar på 20 till 30 minuter utan att släppa ut giftiga kemikalier eller att behöva dyr utrustning, och det kostar cirka 1,50 USD per enhet. Enligt tidningen, “det här hållbara tillvägagångssättet för återanvändning av elektroniskt avfall ger en fördelaktig forskningsbaserad avfallsström som inte kräver avancerade mikrotillverkningsanläggningar, dyra material eller tekniska färdigheter av hög kaliber.”
Bidragande till forskningen är också BME Professor Gretchen Mahler; Melissa Mendoza, Ph.D. ’22; och Louis Somma, MS ’22, samt biträdande professor Yeonsik Noh från University of Massachusetts—Amherst. Naturkommunikation har hedrat artikeln bland sina Editors’ Highlights, och visar upp de 50 bästa tidningarna som nyligen publicerats inom ett forskningsområde.
Koh sa att hon först övervägde idén att konvertera CD-skivorna till sensorer när hon gjorde postdoktoral forskning vid University of Illinois.
Flexibel biosensor. Kredit: Matthew Brown
“Jag hade en idé: Vi kanske kunde skörda det kritiska materialet från CD:n och sedan återställa till avkänningssystem,” sa hon. “Jag pratade med Matt om min idé under det tidiga skedet av hans avhandlingsforskning, och han ville fortsätta denna forskning.”
Brown undersökte tidigare forskning om biosensorer gjorda av CD-skivor, men han fann att dessa sensorer behöll en stel struktur och hade ett mer begränsat antal applikationer än han och Koh hoppades på att uppnå. Det första steget är att ta bort metallbeläggningen från plasten under med en kemisk process och tejp.
“När du tar upp ditt hår på dina kläder med tejp, är det i princip samma mekanism,” sa Koh. “Vi lossar metallskiktet från CD:n och plockar sedan upp det metallskiktet med tejp, så vi drar bara bort det. Det tunna lagret är sedan bearbetat och flexibelt.”
För att skapa sensorerna använde Binghamton-forskare en Cricut-skärare, en hyllmaskin för hantverkare som vanligtvis skär design från material som papper, vinyl, kartong och påstrykningspapper. De flexibla kretsarna skulle sedan tas bort och fästas på en person. Med hjälp av en smartphone-app kunde läkare eller patienter få avläsningar och spåra framsteg över tiden.
Som Browns Ph.D. rådgivare, Koh är stolt över att se att något hon spekulerade kunde vara möjligt för nästan ett decennium sedan nu är verklighet.
Flexibel biosensor på huden. Kredit: Matthew Brown
“Jag hade turen att ha Matt i labbet, för annars hade det förblivit en idé från min postdoc-forskning”, sa hon. “Några av mina postdoc-kollegor minns att jag pratade om den här idén för dem, och de är så exalterade över det.”
Brown är på väg till San Diego för att arbeta för Dexcom, som gör kontinuerliga glukosmätare, men han har idéer om hur CD-till-sensor-tekniken skulle kunna förbättras: “Vi använde guld-CD-skivor och vi vill utforska silverbaserade CD-skivor, som jag tror är vanligare. Hur kan vi uppgradera dessa typer av CD-skivor med samma typ av process? Vi vill också titta på om vi kan använda lasergravering istället för att använda den tygbaserade skäraren för att förbättra uppcyklingshastigheten ytterligare.”
Liksom sin tidigare student skulle Koh också vilja utöka forskningen kring CD-till-sensor, möjligen med hjälp av campusgemenskapen.
“Vi kanske kan skapa en låda på campus där vi kan samla in cd-skivor,” sa hon. “Vi skulle också kunna ha mer generaliserade steg-för-steg-instruktioner om hur man gör dem på en dag, utan några tekniska färdigheter. Alla kan skapa den typen av sensorer för sina användare. Vi vill att dessa ska bli mer tillgängliga och överkomliga och lättare distribueras till allmänheten.”
Ingenjörer utvecklar processer som förvandlar vanliga kläder till biosensorer
Mer information:
Matthew S. Brown et al, Upcycling Compact Discs för flexibla och töjbara bioelektroniska applikationer, Naturkommunikation (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-31338-9 Tillhandahålls av Binghamton University
Citat:Forskare återvinner CD-skivor till flexibla biosensorer (2022, 26 juli)hämtad 26 juli 2022 från https://techxplore.com/news/2022-07-recycle-cds-flexible-biosensors.html
Detta dokument är föremål för upphovsrätt. Bortsett från all rättvis handel i syfte att privata studier eller forskning, får ingen del reproduceras utan skriftligt tillstånd. Innehållet tillhandahålls endast i informationssyfte.
Håll kontakten med oss på sociala medieplattformar för omedelbar uppdatering klicka här för att gå med i vår Twitter och Facebook
